Эволюционизм

Гипотезы происхождения жизни

ТЕМА 9. САМООРГАНИЗАЦИЯ И ЭВОЛЮЦИЯ

Человек давно стремится дать объяснению феномену жизни. Каждая форма мировоззрения имеет свои взгляды на эту проблему. Миф объяснял жизнь распадом космического человека Пуруши на все сущее, живое и неживое. Религия учит о том, что жизнь когда-то была создана сверхъестественным существом (креационизм). В рамках философии возникло представление о том, что жизнь существовала всегда (теория стационарного состояния). Наука пришла к выводам о том, что жизнь возникла из неживого вещества (самопроизвольное зарождение).

В настоящее время формируются комплексные представления о происхождении жизни. М. Кремо в книге «Деэволюция человека» развивает мысль о том, что для объяснения феномена жизни надо опираться на все концепции.

1. Стационарное объяснение жизни означает, что жизнь и материя как энергии существует всегда: ничего из ничего не происходит, так как для существующего нет несуществования, а для небытия нет бытия.

2. Креационизм необходим для объяснения смысла самосогласованного существования противоречивых субстанций – материи и жизни.

3. Эволюционная концепция помогает объяснить изменчивость в рамках вида.

4. Панспермия (инопланетное воздействие) может иметь место как процесс дистанционного управления космо и антропогенезом.

История развития эволюционных идей

Первый период. Этот этап охватывает период от античной натурфилософии до эпохи Возрождения. Основные черты этого периода: сбор сведений об органическом мире, господство представлений о божественном творении всего живого (креационизм) и наивно трансформистских представлений о происхождении органического многообразия форм. Представления наивного трансформизма о самозарождении живых существ, возникновении сложных организмов путем случайного сочетания отдельных органов, при котором нежизнеспособные сочетания вымирают, а удачные сохраняются (Эмпедокл 495-435 гг. до н.э.), внезапном превращении видов (Анаксимен 588-526 гг. до н.э.) нельзя назвать предвосхищением теорий органической эволюции. Созданная Аристотелем (384-322 гг. до н.э.) теория постепенного развития живых форм (от простого к сложному) была основой представлений о живой природе в средние века. Характерной чертой этого времени являются попытки описания и формальной классификации животных и растений.

Второй период. Этот этап начинается с эпохи Возрождения. В это время интерес к естественным наукам усиливается, и начиная с XIV в. в число ученых, принимавших идеи эволюции органического мира, постоянно возрастало. Характерной чертой этого периода является систематизация накопленного материала и построение первых таксономических классификаций. На смену трансформистским представлениям пришла метафизическая концепция неизменности видов. В это время большой вклад в создание системы природы внес К. Линней (1707-1778 гг.). Он описал более 8000 видов растений, установил единообразную терминологию и порядок описания видов. В основу своей классификации он положил принцип иерархичности, т.е. соподчиненности таксонов (систематических единиц). В системе Линнея самым крупным таксоном был класс, самым мелким - вид. К. Линней создал самую совершенную для того времени систему органического мира, включив в нее всех известных тогда животных и все известные растения.

Третий период. Этот этап развития эволюционных идей характеризуется формированием исторического подхода к объяснению целесообразности живого.

– Концепция развития Ж.Б. Ламарка. Ее основные положения изложены им в труде «Философия зоологии» (1809 г.). Ламаркизм - первая целостная эволюционная концепция, тесно связанная с развитием трансформизма в истории эволюционного учения. Ламарк (1744-1829 гг.) постулировал следующие положения: организмы изменчивы; виды (и другие таксономические категории) условны и постепенно преобразуются в новые виды; общая тенденция исторических изменений организмов - постепенное совершенствование их организации (градация), движущей силой которой является изначальное (заложенное Творцом) стремление природы к прогрессу; организмам присуща изначальная способность целесообразно реагировать на изменения внешних условий; изменения организмов, приобретенные в течение жизни в ответ на изменения условий, наследуются. В теории Ламарка были впервые объединены идея изменяемости видов и идея прогрессивной эволюции, но не было найдено объяснения механизмов эволюционного процесса. Для ламаркизма характерны два признака: телеологизм - как присущее организмам стремление к совершенствованию; и организмоцентризм — признание организма в качестве элементарной единицы эволюции.

– Теория катастроф Ж. Кювье. Используя палеонтологическую летопись Земли, Жорж Кювье (1769-1832 гг.) истолковывал ископаемые останки как результаты «катастроф» в ее истории, порождающих новые виды.

– Идея внутривидовой борьбы за существование социолога Т. Мальтуса (1766–1834), которую он выразил в книге «Народонаселение».

– Эволюционная теория Ч. Дарвина. В работе «Происхождение видов путем естественного отбора» (1859 г.) Чарльз Дарвин (1809-1882 гг.), обобщив отдельные эволюционные идеи, создал стройную, развернутую теорию эволюции. Движущими силами эволюции он считал наследственную изменчивость и естественный отбор, а в качестве элементарной единицы эволюции – вид.

Учение Ч. Дарвина

1. Изменчивость свойственна любой группе животных и растений, и организмы отличаются друг от друга во многих различных отношениях (в то время не были известны причины изменчивости; в настоящее время известно, что наследуемые изменения возникают в результате мутаций).

2. Число организмов каждого вида, рождающихся на свет, больше того их числа, которое может найти пропитание и выжить; тем не менее численность каждого вида в естественных условиях довольно постоянна.

3. Поскольку рождается больше особей, чем может выжить происходит борьба за существование, конкуренция за пищу и местообитания.

4. Изменения, облегчающие организму выживание в определенной среде, дают своим обладателям преимущество перед другими организмами, менее приспособленными к внешним условиям. Концепция «выживаемости наиболее приспособленных» является ядром теории естественного отбора.

5. Выживающие особи дают начало следующему по­колению, и таким образом «удачные» положительные изменения передаются последующим поколениям и дают начало новым видам.

6. Согласно принципу рекапитуляции, каждая особь на ранних стадиях онтогенеза повторяет черты строения своих предков.

Эволюционные теории первой половины XX в:

Первый период, начавшийся с переоткрытия законов Менделя (1900 г.), продолжался более двух десятилетий. Это было время кризиса эволюционного учения, столкновения новых данных, методов и обобщений генетики не только с доктринами ламаркизма, но и с основными принципами дарвинизма.

Второй период охватывает 20-30-е годы. Он характеризуется преодолением генетического антидарвинизма и созданием ряда новых направлений генетики и экологии, подготовивших научные основы синтеза этих отраслей биологии с дарвинизмом, основанного на учении о популяциях и естественном отборе. Этими новыми направлениями стали экспериментальная систематика (микросистематика), генэкология и геногеография, исследование «малых» мутаций, экспериментальные и математические методы исследования борьбы за существование и естественного отбора и, наконец, генетика популяций, эволюционная цитогенетика, учение об отдаленной гибридизации и полиплоидии (увеличение числа наборов хромосом в клетках организма). Вместе с тем в это время отмечены рецидивы механоламаркизма, мутационизма и некоторых других антидарвинистских концепций.

Третий период охватывает 30-40-е годы. Он характеризуется формированием синтетической теории эволюции. Для ее создания были использованы данные генетики популяций и феногенетики, а также экологии и биоценологии, микросистематики, биогеографии, эволюционной морфологии, эмбриологии, палеонтологии и некоторых других наук, интегрированные углубленной разработкой учения о естественном отборе. Синтетическая теория эволюции выдвинула следующее представление: В 1953 г. американские ученые Миллер и Юри экспериментально доказали возможность абиогенного синтеза органических веществ. В дальнейшем результаты эксперимента были пересмотрены.

Синтетическая теория эволюции. Основные положения СТЭ

1. Эволюционные изменения случайны и ненап­равлены. Популяция – элементарная единица эволюционного процесса. Изменение генофонда популяции (мутации) – элементарный эволюционный материал. Исходная организация популяции и изменения внешних условий канализируют наследственные изменения в направлении неограниченного прогресса.

2. Эволюция протекает дивергентно, постепенно, посредством отбора случайных мутаций. Новые формы образовываются через наследственные изменения (сальтации). Их жизненность опре­деляется отбором

3. Естественный отбор дополняется дей­ствием других факторов (онтогене­тической изменчивости, мутагенеза, гибридиза­ции, миграции, изоляции, пульсации численности и др.)

4. Макроэволюция, ведущая к образованию надвидовых групп, осуществляется только посред­ством процессов микроэволюции и каких-либо специфических механизмов возникновения новых форм жизни не имеет.

5. Эволюция затрагивает популяции, а не отдельные особи и происходит в результате процессов мутирования, естественного отбора и дрейфа генов.

6. Эволюция происходит с разной скоростью в разные периоды^[76]. В настоящее время она протекает быстро, и это отмечается появ­лением многих новых форм и вымиранием многих старых. Будущее зависит от прошлого, но не предопределяется им. Таков смысл одного из положений глобального эволюционизма.

7. Основными способами изучения эволюции современного человека, поэтому являются биохимический, цитогенетический, популяционно-статистический методы. Метод исследования эволюции, связанный с выяснением родства организмов разных групп на основе анализа крови, относится к биохимическому.

8. Отсутствие изменений в строении тела человека за несколько последних десятков тысяч лет косвенно показывает, что эволюция человека вышла из под ведущего контроля биологических факторов и направляется действием социальных сил.

Самоорганизация в биологии

Под самоорганизацией в биологии имеется в виду возможность возникновение жизни в результате процессов подчиняющихся химическим и физическим законам. Вот ее схематическое представление:

Неорганическая форма материи	Организмы
Химическая эволюция (4,3-4.1 млрд. лет назад) 1. Синтез низкомолекулярных органических соединений из газов первичной атмосферы 2. Образование фазовообособленных систем органических веществ, отдаленных от внешней среды мембранами 3. Полимеризация мономеров с образованием цепей белков и нуклеиновых кислот[77]. 4. Появление в условиях Земли пробионтных систем, способных к самовоспроизведению и гетеротрофному питанию.	Биохимическая эволюция АБИОГЕНЕЗ (4 млрд. лет назад) – образование органических соединений, распространенных в живой природе вне организма, без участия ферментов. ПРОКАРИОТЫ (греч. про... «пред», карион – «ядро») образовались из хим. элементов 3,4 млрд. лет назад. Это клетки, которые не имеют оформленного ядра, а ДНК находится прямо в цитоплазме и не окружена мембраной. Возникновение простейших безъядерных клеток, обладающих свойствами живого, в т.ч. репродуктивным аппаратом, гарантирующим передачу дочерним клеткам всех химических и метаболических свойств родительских клеток. Прокариоты – все бактерии, включая архебактерий и пианобактерий (сине-зеленые и прохлорофитовые водоросли). Возникновение фотосинтезирующих механизмов у прокариотных организмов, что открывает возможность увеличения О; биогенным путем. В это время эволюция бактерий и цианофитов уже, вероятно, шла параллельно и независимо. Проявление эффекта Пастера – возрастание содержания О; до уровня, отвечающего 1% его концентрации в современной атмосфере, – означает поворотный момент в эволюции: переход от ферментативного метаболизма к кислородному дыханию (2-1 млрд. лет назад). В его начале возникают эукариотные клетки (клетки с ядром), которые резко повышают жизнеспособность организмов. Возникают объединения нескольких клеток (1,6-1,3 млрд. лет назад). Переход через точку Пастера оказал революционное влияние на эволюцию эукариотных организмов где-то в конце до-кембрийского периода (2-3 млрд. лет назад). ЭУКАРИОТЫ (греч. ей... «хорошо, полностью») выводят от прокариотов. Эукариоты – организмы, клетки которых содержат оформленные ядра: их генети­ческий материал окружен двойной мембраной и образует определен­ную клеточную структуру. Все высшие животные и растения, а так же одноклеточные и многоклеточные водоросли, грибы и простейшие – эукариоты. Появление многоклеточных организмов на основе объединения клеток-эукариотов; функциональная дифференциация клеток в организмах. Появление высших животных. Формирование у высших животных развитой нервной системы и мозга как объединяющего центра отдельных функций в сложные поведенческие реакции.
ГЕОСФЕРА	БИОСФЕРА	НООСФЕРА
– горные породы – минералы – мембраны – коацерваты (белковые комплексы, отделённые от воды липидной оболочкой)	– комплексы полимеров – органеллы – клетки – колонии одноклеточных – штаммы – многоклеточные организмы – популяции – виды – семейно-стадные группы	Неоантроп – ископаемые предки человека, у которых появляется живопись и скульптура Появление социальных систем (общества) и формирование общественного сознания.